2025年大學(xué)大一（計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論）體系結(jié)構(gòu)期中測試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共8小題，每小題5分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的定義是指什么？A.計(jì)算機(jī)硬件的物理實(shí)現(xiàn)B.計(jì)算機(jī)軟件的邏輯結(jié)構(gòu)C.程序員所看到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性D.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.以下哪種不屬于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的分類？A.馮·諾依曼結(jié)構(gòu)B.哈佛結(jié)構(gòu)C.并行結(jié)構(gòu)D.分布式結(jié)構(gòu)3.指令集體系結(jié)構(gòu)（ISA）主要包含哪些內(nèi)容？A.指令格式B.寄存器組織C.尋址方式D.以上都是4.關(guān)于流水線技術(shù)，下列說法錯誤的是？A.提高了指令執(zhí)行的速度B.增加了硬件復(fù)雜度C.各段執(zhí)行時(shí)間必須相等D.會產(chǎn)生流水線沖突5.計(jì)算機(jī)存儲系統(tǒng)中，Cache的作用是？A.擴(kuò)大主存容量B.提高主存訪問速度C.降低存儲成本D.存儲系統(tǒng)軟件6.虛擬存儲器的最大容量取決于？A.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu)B.外存容量C.內(nèi)存容量D.用戶需求7.以下哪種不是常見的總線類型？A.數(shù)據(jù)總線B.控制總線C.地址總線D.通信總線8.多處理器系統(tǒng)中，緊耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)是？A.各處理器獨(dú)立工作B.通過共享主存進(jìn)行通信C.通信速度慢D.適合大規(guī)模計(jì)算第II卷（非選擇題共60分）（共2題，每題10分）9.簡述馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)。10.說明指令流水線中數(shù)據(jù)沖突的種類及解決方法。（共2題，每題15分）11.材料：某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用32位地址空間，內(nèi)存按字節(jié)編址?，F(xiàn)有一個(gè)程序，其數(shù)據(jù)段從地址0x10000000開始，到地址0x10010000結(jié)束。問題：該數(shù)據(jù)段的大小是多少字節(jié)？若采用直接映射的Cache，Cache容量為16KB，塊大小為32字節(jié)，計(jì)算該數(shù)據(jù)段在Cache中的命中率。12.材料：某計(jì)算機(jī)指令流水線由取指、譯碼、執(zhí)行、訪存、寫回5段組成，各段執(zhí)行時(shí)間均為1個(gè)時(shí)鐘周期。現(xiàn)有一條指令序列：I1、I2、I3、I4、I5。問題：畫出該指令序列在流水線中的執(zhí)行過程示意圖，并計(jì)算執(zhí)行完這5條指令所需的總時(shí)間。（共1題，每題20分）13.材料：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多核心處理器逐漸成為主流。多核心處理器可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程，提高系統(tǒng)的性能。但在實(shí)際應(yīng)用中，也面臨著一些挑戰(zhàn)，如線程間的同步和通信等問題。問題：請分析多核心處理器在提高性能方面的原理，并探討如何解決線程間同步和通信問題。答案：1.C2.D3.D4.C5.B6.A7.D8.B9.馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)包括：采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；程序和數(shù)據(jù)存儲在同一存儲器中；指令按順序執(zhí)行；由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。10.數(shù)據(jù)沖突種類有：寫后讀沖突、讀改寫沖突、讀后寫沖突。解決方法有：操作數(shù)定向、暫停流水線、編譯器優(yōu)化、增加硬件資源如增加寄存器等。11.數(shù)據(jù)段大小為65536字節(jié)。Cache共有16KB/32B=512塊，數(shù)據(jù)段地址范圍為0x10000000到0x10010000，共65536字節(jié)，可映射到Cache的塊數(shù)為65536/32=2048塊，由于Cache只有512塊，所以命中率為512/2048=0.25。12.執(zhí)行過程示意圖：取指1、譯碼1、執(zhí)行1、訪存1、寫回1；取指2、譯碼2、執(zhí)行2、訪存2、寫回2；取指3、譯碼3、執(zhí)行3、訪存3、寫回3；取指4、譯碼4、執(zhí)行4、訪存4、寫回4；取指5、譯碼5、執(zhí)行5、訪存5、寫回5?？倳r(shí)間為5+4=9個(gè)時(shí)鐘周期。13.多核心處理器提高性能原理：多個(gè)核心可并行執(zhí)行不同線程，從而加快程序執(zhí)行速度。解決線程間同